特開 2018-152875 音響空間設定方法、パラメトリックスピーカおよび音響システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-152875(P2018-152875A)

(43)【公開日】2018年9月27日

(54)【発明の名称】音響空間設定方法、パラメトリックスピーカおよび音響システム

(51)【国際特許分類】

   H04R 3/00 20060101AFI20180831BHJP

   G10K 11/35 20060101ALI20180831BHJP

   H04R 1/40 20060101ALI20180831BHJP

【ＦＩ】

   H04R3/00 310

   G10K11/35 110

   H04R1/40 330

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2018-87943(P2018-87943)

(22)【出願日】2018年5月1日

(62)【分割の表示】特願2013-197599(P2013-197599)の分割

【原出願日】2013年9月24日

(71)【出願人】

【識別番号】593006630

【氏名又は名称】学校法人立命館

(74)【代理人】

【識別番号】100111567

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 寛

(72)【発明者】

【氏名】西浦 敬信

(72)【発明者】

【氏名】中山 雅人

(72)【発明者】

【氏名】益永 翔平

(72)【発明者】

【氏名】生藤 大典

【テーマコード（参考）】

5D019

5D220

【Ｆターム（参考）】

5D019AA05

5D019EE02

5D019FF01

5D220AA16

5D220AA44

5D220AB06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】受聴領域の大きさを変化させる、パラメトリックスピーカを用いた音響空間設定方法、パラメトリックスピーカおよび音響システムを提供する。
【解決手段】パラメトリックスピーカ１は、仮想曲面Ｓ上に配置され、音波帯域の搬送波を可聴帯域の信号波により変調した変調波を放射する複数の超音波発生素子１１を有する。仮想曲面Ｓの焦点位置Ｆ１が、仮想曲面Ｓにおける複数の超音波発生素子１１が配置された素子配置領域ＡＲ１０とパラメトリックスピーカ１の受聴領域ＡＲ１またはＡＲ２との間に存在するように、仮想曲面Ｓの曲率を設定する。このとき、素子配置領域ＡＲ１０および焦点位置Ｆ１に対して素子配置領域ＡＲ１０側とは反対側において、受聴領域ＡＲ１、ＡＲ２は、素子配置領域ＡＲ１０から離れるほど大きくなる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

音波帯域の搬送波を可聴帯域の信号波により変調した変調波を放射する複数の超音波発生素子を有するパラメトリックスピーカを用いた音響空間設定方法であって、
前記複数の超音波発生素子は、曲面上に配置され、
前記曲面の焦点位置は、前記曲面における前記複数の超音波発生素子が配置された素子配置領域と前記パラメトリックスピーカの受聴領域との間、および、前記素子配置領域に対して前記受聴領域側とは反対側のいずれか一方に存在するように、前記曲面の曲率を設定することにより、前記受聴領域が、前記焦点位置から前記パラメトリックスピーカの中心軸に沿って離れるほど大きくなるようにする
音響空間設定方法。

【請求項2】

前記受聴領域の大きさに基づいて、前記曲面の曲率を設定する
請求項１記載の音響空間設定方法。

【請求項3】

前記曲面の曲率と、前記受聴領域の大きさ、前記パラメトリックスピーカと前記受聴領域との間のスピーカ受聴領域間距離および前記素子配置領域の大きさとの間に成立する関係式に基づいて、前記曲面の曲率を設定する
請求項２記載の音響空間設定方法。

【請求項4】

前記関係式は、下記式（１）で表される
請求項３記載の音響空間設定方法。

【数1】

・・・式（１）
Ａ１：前記素子配置領域の前記パラメトリックスピーカの中心軸に直交する平面への投影領域の大きさ、Ａ２：前記受聴領域の前記平面への投影領域の大きさ、Ｌ１：前記スピーカ受聴領域間距離、ｒ１：前記曲面の曲率半径

【請求項5】

前記関係式は、下記式（２）で表される
請求項３記載の音響空間設定方法。

【数2】

・・・式（２）
Ａ１：前記素子配置領域の前記パラメトリックスピーカの中心軸に直交する平面への投影領域の大きさ、Ａ２：前記受聴領域の前記平面への投影領域の大きさ、Ｌ１：前記スピーカ受聴領域間距離、ｒ１：前記曲面の曲率半径

【請求項6】

前記受聴領域の大きさは、前記素子配置領域の大きさよりも大きい
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の音響空間設定方法。

【請求項7】

超音波帯域の搬送波を可聴帯域の信号波により変調した変調波を放射する複数の超音波発生素子と、
前記複数の超音波発生素子が曲面上に配置される形で取り付けられ且つ前記曲面の曲率が可変である支持部材と、を備える
パラメトリックスピーカ。

【請求項8】

前記支持部材は、
細長の棒状に形成され且つその長手方向に沿って複数の超音波発生素子が固定された複数の固定部材と、
細長の板状に形成され、短手方向における片端面同士が対向するように配置されるとともに、前記複数の固定部材の長手方向における両端部を支持する２つの可撓部材と、を備え、
２つの可撓部材が撓むことにより、前記曲面の曲率が変化する
請求項６記載のパラメトリックスピーカ。

【請求項9】

可聴帯域の信号波を生成する信号生成装置と、
超音波帯域の搬送波を生成する搬送波発生部と、この搬送波を前記信号波によって変調した変調波を放射する複数の超音波発生素子を有するパラメトリックスピーカと、
前記複数の超音波発生素子が配置される曲面の曲率を調整することにより、前記パラメトリックスピーカに対応する受聴領域の大きさを設定する曲率設定部と、を備える
音響システム。

【請求項10】

前記曲率設定部は、要求される前記受聴領域の大きさに応じて前記曲面の曲率を調整する
請求項９記載の音響システム。

【請求項11】

被聴者の存在位置および被聴者の人数を検出する被聴者検出部を更に備え、
前記曲率設定部は、前記被聴者検出部により検出される被聴者の存在位置および被聴者の人数に基づいて、前記曲面の曲率を調整する
請求項１０記載の音響システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パラメトリックスピーカを用いた音響空間設定方法、パラメトリックスピーカおよび音響システムに関し、特に、受聴領域の制御技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、超指向性を有するパラメトリックスピーカを用いて、特定の受聴領域に存在する被聴者のみに音を聞かせる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。このパラメトリックスピーカは、空気等の音の伝播媒質の非線形特性により音声信号により変調された超音波から音声が復調されるパラメトリック現象を利用して音声を伝達するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−２９０３５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載されたパラメトリックスピーカでは、複数の超音波発生素子が平面上に配列されており、その受聴領域の大きさも略パラメトリックスピーカの大きさ程度となる。従って、被聴者の人数の増減に対応すべく、受聴領域を変更できるようにしようとした場合、例えば複数のパラメトリックスピーカの受聴領域を集合させて１つの受聴領域を構成するようにすることが考えられる。この場合、被聴者の人数の増減に合わせて使用するパラメトリックスピーカを増減することにより受聴領域の大きさを変化させることができる。

【0005】

しかしながら、複数のパラメトリックスピーカの受聴領域を集合させて１つの受聴領域を構成するようにするには、複数のパラメトリックスピーカの相対的な位置関係等を把握しながら各パラメトリックスピーカの向きを設定する必要があり、設定作業が複雑でありユーザが煩わしさを感じる虞がある。

【0006】

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、比較的簡単に受聴領域の大きさを変化させることができるパラメトリックスピーカを用いた音響空間設定方法、パラメトリックスピーカおよび音響システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本発明に係る音響空間設定方法は、音波帯域の搬送波を可聴帯域の信号波により変調した変調波を放射する複数の超音波発生素子を有するパラメトリックスピーカを用いた音響空間設定方法であって、複数の超音波発生素子が、曲面上に配置され、曲面の焦点位置は、曲面における複数の超音波発生素子が配置された素子配置領域とパラメトリックスピーカの受聴領域との間、および、素子配置領域に対して受聴領域側とは反対側のいずれか一方に存在するように、曲面の曲率を設定することにより、受聴領域が、焦点位置からパラメトリックスピーカの中心軸に沿って離れるほど大きくなるようにする。

【0008】

本構成によれば、曲面の焦点位置は、曲面における複数の超音波発生素子が配置された素子配置領域とパラメトリックスピーカの受聴領域との間、および、素子配置領域に対して受聴領域側とは反対側のいずれか一方に存在するように、曲面の曲率を設定することにより、素子配置領域および焦点位置に対して素子配置領域側とは反対側において、受聴領域が、素子配置領域から離れるほど大きくなるようにしている。これにより、素子配置領域および焦点位置に対して素子配置領域側とは反対側において、受聴領域の大きさを大きくし易くなっている。従って、例えば複数のパラメトリックスピーカの受聴領域を集合させて１つの受聴領域を構成するようにし、使用するパラメトリックスピーカの数の増減により受聴領域の大きさを変化させる方法に比べて、受聴領域の大きさを比較的簡単に変化させることができる。

【0009】

（２）本発明に係る音響空間設定方法は、上記受聴領域の大きさに基づいて、上記曲面の曲率を設定してもよい。
本構成によれば、音を聞かせるべき被聴者が存在する領域が受聴領域に含まれるように曲面の曲率を設定すれば、被聴者に確実に音を聞かせることができる。

【0010】

（３）本発明に係る音響空間設定方法は、上記曲面の曲率と、上記受聴領域の大きさ、上記パラメトリックスピーカと受聴領域との間のスピーカ受聴領域間距離および上記素子配置領域の大きさとの間に成立する関係式に基づいて、曲面の曲率を設定してもよい。
本構成によれば、上記関係式に基づいて簡単な数値解析を行うことにより曲面の曲率を設定することができるので、実際に被聴者の聞こえ具合に基づいて曲面の曲率を試行錯誤しながら設定する場合に比べて、曲面の曲率を比較的簡単に設定することができる。

【0011】

（４）本発明に係る音響空間設定方法は、上記関係式が、下記式（１）で表されてもよい。

【数1】

・・・式（１）
Ａ１：上記素子配置領域の前記パラメトリックスピーカの中心軸に直交する平面への投影領域の大きさ、Ａ２：上記受聴領域の前記平面への投影領域の大きさ、Ｌ１：上記スピーカ受聴領域間距離、ｒ１：上記曲面の曲率半径
本構成によれば、前述と同様に、曲面の曲率を比較的簡単に設定することができる。

【0012】

（５）本発明に係る音響空間設定方法は、上記関係式が、下記式（２）で表されてもよい。

【数2】

・・・式（２）
Ａ１：上記素子配置領域の前記パラメトリックスピーカの中心軸に直交する平面への投影領域の大きさ、Ａ２：上記受聴領域の前記平面への投影領域の大きさ、Ｌ１：上記スピーカ受聴領域間距離、ｒ１：上記曲面の曲率半径
本構成によれば、前述と同様に、曲面の曲率を比較的簡単に設定することができる。

【0013】

（６）本発明に係る音響空間設定方法は、上記受聴領域の大きさが、上記素子配置領域の大きさよりも大きくてもよい。
本構成によれば、受聴領域の大きさが、上記素子配置領域の大きさよりも大きいので、例えば素子配置領域よりも広い範囲に存在する複数の被聴者に対して音を聞かせることが可能となる。

【0014】

（７）他の観点から見た本発明に係るパラメトリックスピーカは、超音波帯域の搬送波を可聴帯域の信号波により変調した変調波を放射する複数の超音波発生素子と、複数の超音波発生素子が曲面上に配置される形で取り付けられ且つ曲面の曲率が可変である支持部材と、を備える。
本構成によれば、曲面の曲率半径を変更することができることにより、曲面の焦点位置を変更することができるので、パラメトリックスピーカの受聴領域の大きさを変更することが可能となる。

【0015】

（８）また、本発明に係るパラメトリックスピーカは、上記支持部材が、細長の棒状に形成され且つその長手方向に沿って複数の超音波発生素子が固定された複数の固定部材と、細長の板状に形成され、短手方向における片端面同士が対向するように配置されるとともに、上記複数の固定部材の長手方向における両端部を支持する２つの可撓部材と、を備え、２つの可撓部材が撓むことにより、上記曲面の曲率が変化するものであってもよい。
本構成によれば、可撓部材を撓ませる機構を設けることにより、焦点位置を変化させることができるので、パラメトリックスピーカの受聴領域を機械的に変化させることが容易になる。

【0016】

（９）他の観点から見た本発明に係る音響システムは、可聴帯域の信号波を生成する信号生成装置と、超音波帯域の搬送波を生成する搬送波発生部と、この搬送波を前記信号波によって変調した変調波を放射する複数の超音波発生素子を有するパラメトリックスピーカと、複数の超音波発生素子が配置される曲面の曲率を調整することにより、パラメトリックスピーカに対応する受聴領域の大きさを設定する曲率設定部と、を備える。
本構成によれば、複数の超音波発生素子が、曲面上に配置され、曲率設定部が、パラメトリックスピーカの向きおよび曲面の曲率を調整することにより、受聴領域の大きさを設定することができる。これにより、受聴領域の大きさを比較的簡易に変更することが可能となる。

【0017】

（１０）また、本発明に係る音響システムは、上記曲率設定部が、要求される上記受聴領域の大きさに応じて上記曲面の曲率を調整するものであってもよい。
本構成によれば、音を聞かせるべき被聴者が存在する領域が受聴領域に含まれるように曲面の曲率を設定すれば、被聴者に確実に音を聞かせることができる。

【0018】

（１１）また、本発明に係る音響システムは、被聴者の存在位置および被聴者の人数を検出する被聴者検出部を更に備え、上記曲率設定部が、上記被聴者検出部により検出される被聴者の存在位置および被聴者の人数に基づいて、上記曲面の曲率を調整するものであってもよい。
本構成によれば、被聴者の存在する位置や被聴者の人数に合わせて受聴領域の位置および大きさを適宜設定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に係る音響システムの概略構成図である。

【図2】実施形態に係るパラメトリックスピーカの概略側面図である。

【図3】実施形態に係る音響システムのブロック図である。

【図4】実施形態に係る音響空間における、素子配置領域と受聴領域との関係を示した模式図である。

【図5】実施形態に係る音響空間の音圧分布評価方法を示す模式図である。

【図6】実施形態に係るパラメトリックスピーカについて、その焦点がパラメトリックスピーカと受聴領域との間に存在する場合を示す模式図である。

【図7】実施形態に係る音響空間の音圧分布を示す図である。

【図8】実施形態に係る音響空間の音圧分布を示す図である。

【図9】実施形態に係るパラメトリックスピーカについて、その焦点がパラメトリックスピーカに対して受聴領域側とは反対側に存在する場合を示す模式図である。

【図10】実施形態に係る音響空間の音圧分布を示す図である。

【図11】実施形態に係るパラメトリックスピーカについて、パラメトリックスピーカから当該パラメトリックスピーカの中心軸方向に２００ｃｍだけ離間した位置における音圧分布を示す図である。

【図12】実施形態に係る音響システムの焦点位置制御部の動作を示すフローチャートである。

【図13】実施形態に係る音響システムの一使用例を示す図である。

【図14】変形例に係る音響システムのブロック図である。

【図15】変形例に係るパラメトリックスピーカの概略図である。

【図16】変形例に係る音響システムの一使用例を示す図である。

【図17】変形例に係る焦点位置制御部が保持するテーブルデータの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

＜実施形態＞
＜１＞構成
まず、本実施形態に係る音響システムの構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る音響システムの概略構成図である。
音響システムは、パラメトリックスピーカ１と、焦点位置制御部（曲率設定部）２と、信号生成装置３と、被聴者検出部４と、を備える。
パラメトリックスピーカ１は、複数の超音波発生素子１１と、超音波発生素子１１を支持する支持部材１２と、支持部材１２の形状を変化させる支持部材可変部１３と、を備える。

【0021】

超音波発生素子１１は、２０ｋＨｚ以上の高い周波数で人間が音として知覚できない超音波を搬送波とし、音声等の可聴帯域の信号波で拡幅変調された変調波を、非線形性が生じる大きな振幅で空気中に放射する。変調波は、空気中を伝播する過程で空気の非線形性により歪を生じるため、この歪によって可聴音である信号波が自己復調し、指向性の高い音場が形成されるようになっている。なお、超音波発生素子１１としては、例えばＳＰＬ（Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ）Ｌｉｍｉｔｅｄ社製ＵＴ１００７−Ｚ３２５Ｒを採用することができる。この超音波発生素子１１は、共振周波数が４０ｋＨｚ、出射面の直径が約９．９ｍｍである。

【0022】

支持部材１２は、複数（図１では９本）の固定部材１２ａと、２つの可撓部材１２ｂと、を備える。
固定部材１２ａは、細長の棒状に形成され、その長手方向に沿って複数（図１では１０個）の超音波発生素子１１が固定されている。ここで、複数の超音波発生素子１１は、超音波の出射方向が固定部材１２ａの長手方向に直交する一方向を向くように固定部材１２ａに固定されている。
可撓部材１２ｂは、細長の矩形板状に形成されており、短手方向における片端面同士が対向するように配置されている。そして、２つの可撓部材１２ｂが、複数の固定部材１２ａの長手方向における両端部を支持している。

【0023】

支持部材可変部１３は、支持部材１２の可撓部材１２ｂを撓ますことにより、複数の超音波発生素子１１が配置される仮想曲面（曲面）Ｓの焦点位置を変化させることができる。
なお、「仮想曲面」とは、厳密に断面円弧状のものだけを意味するのではなく、例えば、断面が多角形状、即ち、複数の直線を繋ぎ合わせた形状も含む意味である。

【0024】

図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るパラメトリックスピーカ１の概略側面図である。
複数の超音波発生素子１１は、仮想曲面Ｓ上に配置された状態で、支持部材１２に固定されている。
支持部材可変部１３は、矩形箱状の本体部１３ａと、本体部１３ａに対して、本体部１３ａの可撓部材１２ｂに対応する面に直交する方向に位置変更が可能となっている可撓部材１２ｂを支持する複数の可撓部材支持部１３ｂとを備える。可撓部材支持部１３ｂは、本体部１３ａに内蔵されたモータ（図示せず）により位置変更することができる。これにより、可撓部材支持部１３ｂの本体部１３ａから可撓部材１２ｂ側への突出量を変化させることができる。

【0025】

図２（ａ）に示すように、複数の可撓部材支持部１３ｂにおいて、本体部１３ａから可撓部材１２ｂ側への突出量が略等しいとする。この場合、複数の超音波発生素子１１は、平坦な仮想平面Ｓ内に配置された状態となる。

【0026】

図２（ｂ）に示すように、複数の可撓部材支持部１３ｂにおいて、本体部１３ａから可撓部材１２ｂ側への突出量が、それらの先端部の包絡形状が本体部１３ａ側に凸となる曲面状であるとする。この場合、複数の超音波発生素子１１は、本体部１３ａ側に凸となるように湾曲した仮想曲面Ｓの内面に配置された状態となる。

【0027】

図２（ｃ）に示すように、複数の可撓部材支持部１３ｂにおいて、本体部１３ａから可撓部材１２ｂ側への突出量が、それらの先端部の包絡形状が本体部１３ａ側から離れる方向に凸となる曲面状であるとする。この場合、複数の超音波発生素子１１は、本体部１３ａから離れる方向に凸となるように湾曲した仮想曲面Ｓに配置された状態となる。

【0028】

図３は、本実施形態に係る音響システムのブロック図である。
パラメトリックスピーカ１は、前述の超音波発生素子１１や支持部材可変部１３等に加えて、更に、変調部１５と、搬送波生成部１６と、複数の増幅部１４と、を備える。

【0029】

増幅部１４は、複数の超音波発生素子１１毎に設けられている。この増幅部１４は、例えば超音波帯域の増幅特性が良好なオペアンプ等を用いて構成されている。

【0030】

搬送波生成部１６は、所定の周波数の超音波から成る搬送波を生成し、変調部１５に出力する。この搬送波生成部１６は、例えば水晶振動子等を用いた高周波発振器を含んで構成されている。

【0031】

変調部１５は、信号生成装置３から入力された信号波によって、搬送波生成部１６から入力された搬送波を拡幅変調し、変調波を生成する。そして、この変調波は、増幅部１４によって増幅された状態で、超音波発生素子１１から放射される。
ここで、変調部１５および搬送波生成部１６は、例えばＣＰＵ等の演算部やメモリ等の記憶部、その他、入出力インターフェース等を備えたコンピュータから構成されている。そして、演算部が、記憶部に読み込まれたコンピュータプログラムを実行することにより、変調部１５および搬送波生成部１６が実現されている。

【0032】

焦点位置制御部２は、支持部材可変部１３に対して制御信号を入力することにより、支持部材１２の一部を構成する可撓部材１２ｂを撓ませて、複数の超音波発生素子１１が配置された仮想曲面Ｓの曲率を調節する。具体的には、焦点位置制御部２は、支持部材可変部１３の本体部１３ａに内蔵されたモータを制御信号により制御することにより、支持部材１２の可撓部材支持部１３ｂの位置を適宜設定することにより、複数の超音波発生素子１１が配置される仮想曲面（仮想平面）の形状を変化させる。

【0033】

信号生成装置３は、信号源３１と、フィルタ処理部３２と、を備える。
信号源３１は、音声信号やオーディオ信号等の可聴帯域の信号波を生成し、フィルタ処理部３２に出力する。
フィルタ処理部３２は、信号波に所定の特性を付与したうえで当該信号波をパラメトリックスピーカ１へ出力する。

【0034】

図１に戻って、被聴者検出部４は、画像処理部４１と、カメラ４２と、を備える。ここで、画像処理部４１は、例えばカメラ４２が撮影した被聴者を含む景色の画像をカメラ４２から取得し、取得した画像に基づいて被聴者の存在位置や被聴者の人数等を特定する。ここにおいて、画像処理部４１は、例えば、画像中の各部分における特徴量を算出し、算出した特徴量が被聴者の特徴を示す特徴量に近い部分があれば当該部分に被聴者の画像と認定する。そして、画像処理部４１は、画像中における被聴者の画像と認定した場所に基づいて、カメラ４２と被聴者との位置関係を特定する。このようにして、画像処理部４１は、被聴者の存在位置や被聴者の人数に関する情報を算出する。その後、画像処理部４１は、算出した被聴者の存在位置や被聴者の人数等を示す情報を焦点位置制御部２へ送る。

【0035】

なお、焦点位置制御部２、信号生成装置３および被聴者検出部４の一部を構成する画像処理部４１は、例えばＣＰＵ等の演算部やメモリ、ＨＤＤ等の記憶部、その他、入出力インターフェース等を備えたパーソナルコンピュータから構成されている。そして、このパーソナルコンピュータにインストールされたコンピュータプログラムを実行することにより、パーソナルコンピュータが、焦点位置制御部２、信号生成装置３および画像処理部４１を構成する各機能部を実現している。

【0036】

＜２＞音響空間設定方法について
次に、本実施形態に係る音響システムを用いた音響空間設定方法について説明する。
図４は、本実施形態に係る音響空間における、素子配置領域ＡＲ１０と受聴領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３との関係を示した模式図である。
図４（ａ）および（ｂ）は、パラメトリックスピーカ１の焦点位置Ｆ１が、素子配置領域ＡＲ１０と受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２）との間に位置する場合を示している。そして、図４（ａ）および（ｂ）では、パラメトリックスピーカ１（素子配置領域ＡＲ１０）と受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２）との間の距離（スピーカ受聴領域間距離）Ｌ１が同じである。
この場合、パラメトリックスピーカ１の焦点距離Ｌ２１（Ｌ２２）が短いほど受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２）は大きくなる。従って、例えば受聴者Ｐの人数が増加し、受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２）を広くする必要がある場合、焦点距離Ｌ２１（Ｌ２２）を短くすればよい。なお、「受聴領域ＡＲ１，ＡＲ２の大きさ」とは、パラメトリックスピーカ１の中心軸に直交する面への投影領域の面積に相当する。

【0037】

図４（ｃ）は、パラメトリックスピーカ１の焦点位置Ｆ０が、素子配置領域ＡＲ１０に対して受聴領域ＡＲ０側とは反対側に位置する場合を示している。
この場合、図４（ａ）および（ｂ）に示すような、パラメトリックスピーカ１の焦点位置Ｆ１が、素子配置領域ＡＲ１０と受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２）との間に位置する場合に比べて、受聴領域ＡＲ０を大きくし易い。そして、受聴者Ｐの人数が増加し、受聴領域ＡＲ０を広くする必要がある場合、焦点距離Ｌ２３を短くすればよい。

【0038】

発明者らは、本実施形態に係る音響システムを用いて、音響空間設定方法について実際に検討を行っている。以下、この結果について説明する。
図５は、本実施形態に係る音響空間の音圧分布評価方法を示す模式図である。ここで、横軸は、パラメトリックスピーカ１から測定点までの、パラメトリックスピーカ１の中心軸に直交する方向における距離を示す。また、縦軸は、パラメトリックスピーカ１から測定点までの、パラメトリックスピーカ１の中心軸方向における距離を示す。
ここにおいて、パラメトリックスピーカ１の形状を変化させながら、パラメトリックスピーカ１の周囲に位置する２０箇所の測定点において、復調音（０〜２０ｋＨｚ）の音圧測定を行っている。具体的には、パラメトリックスピーカ１の焦点位置が、パラメトリックスピーカ１と受聴領域ＡＲ１との間に存在する場合と、パラメトリックスピーカ１に対して受聴領域ＡＲ１側とは反対側に存在する場合とについて評価している。

【0039】

図６は、本実施形態に係るパラメトリックスピーカ１について、その焦点位置Ｆ１がパラメトリックスピーカ１と受聴領域ＡＲ１との間に存在する場合を示す模式図である。
図６において、パラメトリックスピーカ１の短手方向における両端部の位置Ｂ１，Ｃ１の間の距離がｘ１１、受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２）の両端部の位置Ｄ１，Ｅ１の間の距離がｘ１２である。また、位置Ｂ１，Ｃ１から焦点位置Ｆ１までの距離（仮想曲面Ｓの曲率半径）がｒ１、位置Ｄ１，Ｅ１から焦点位置Ｆ１までの距離がｒ２である。そして、パラメトリックスピーカ１と受聴領域ＡＲ１との間のスピーカ受聴領域間距離Ｌ１が、ｒ１＋ｒ２に等しいとする。この場合、ｘ１１，ｘ１２，ｒ１，ｒ２，Ｌ１の間には、下記式（３）の関係式が成立する。

【数3】

・・・式（３）

【0040】

更に、素子配置領域ＡＲ１０のパラメトリックスピーカ１の中心軸Ｊ１に直交する平面への投影領域の大きさＡ１と、受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２）の上記平面への投影領域の大きさＡ２とが、距離ｘ１１，ｘ１２に比例するとする。この場合、下記式（１）の関係式が成立する。

【数1】

・・・式（１）
式（１）および（３）に示すように、パラメトリックスピーカ１の仮想曲面Ｓの曲率を変えることにより、距離ｘ１１および距離ｒ１を変化させると、受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２）の長さｘ１２、受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２）の大きさを変化させることが可能となる。

【0041】

図７（ａ）および（ｂ）並びに図８は、本実施形態に係る音響空間の音圧分布を示す図である。ここで、（ａ）は、距離ｒ１が３０ｃｍの場合の結果を示し、（ｂ）は、距離ｒ１が１０ｃｍの場合の結果を示す。また、図７は、複数の超音波発生素子１１が、平坦な仮想平面Ｓ上に配置されている場合の結果を示す。
図７（ａ）および（ｂ）並びに図８の結果から、パラメトリックスピーカ１の焦点位置が、パラメトリックスピーカ１と受聴領域との間に存在する場合は、複数の超音波発生素子１１が平坦な仮想平面Ｓ上に配置されている場合に比べて、指向性が広くなることが判る。
また、図７（ａ）および（ｂ）の結果から、距離ｒ１が小さいほど指向性が広くなることも判る。

【0042】

なお、図６に示す構成において、被聴者は、パラメトリックスピーカ１から少なくとも２ｍ以上離れた場所に存在することが多い。このことを考慮すると、上記式（３）において、距離ｘ１１と、曲率半径ｒ１とについて下記式（４）の関係式が成立することが好ましい。ここにおいて、距離ｘ１１は、パラメトリックスピーカ１の大きさを表す指標となる長さである。

【数4】

・・・式（４）
ここで、曲率半径ｒ１の長さは、距離ｘ１１の３倍以下が好ましく、更には、距離ｘ１１の１．５倍以下がより好ましい。また、曲率半径ｒ１の長さは、距離ｘ１１と等しいのがより好ましく、距離ｘ１１の０．７倍以下が最も好ましい。
また、曲率半径ｒ１の長さは、５０ｃｍ以下が好ましく、更には、２５ｃｍ以下がより好ましい。また、曲率半径ｒ１の長さは、２０ｃｍ以下がより好ましく、１０ｃｍ以下が最も好ましい。
ここにおいて、例えば距離ｘ１１を０．１５ｍ、曲率半径ｒ１を０．６７ｍに設定すると、距離ｒ２は、１．３３ｍ、距離ｘ１２は、０．３ｍとなる。このとき、距離ｒ２は、曲率半径ｒ１の３倍となる。
また、例えば距離ｘ１１を０．１５ｍ、曲率半径ｒ１を０．１８ｍに設定すると、距離ｒ２は、１．８２ｍ、距離ｘ１２は、１．５ｍとなる。このとき、距離ｒ２は、曲率半径ｒ１の１０倍となる。
更に、例えば距離ｘ１１を０．１５ｍ、曲率半径ｒ１を０．０９ｍに設定すると、距離ｒ２は、１．９１ｍ、距離ｘ１２は、３．３１ｍとなる。このとき、距離ｒ２は、曲率半径ｒ１の２１倍となる。このとき、焦点位置Ｆ１から仮想曲面Ｓを臨む角度は、約１２０°となる。

【0043】

このように、距離ｘ１１と曲率半径ｒ１とを設定することにより、パラメトリックスピーカ１の仮想曲面Ｓの焦点位置Ｆ１を、素子配置領域ＡＲ１０側に近づけることができる分、焦点位置Ｆ１から素子配置領域ＡＲ１０を臨む角度が大きくなる。これにより、複数の超音波発生素子１１から放射される変調波の、焦点位置Ｆ１から素子配置領域ＡＲ１０側とは反対側への広がり角が大きくなるので、受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２）を大きくすることができる。

【0044】

図９は、本実施形態に係るパラメトリックスピーカ１について、その焦点位置Ｆ２がパラメトリックスピーカ１に対して受聴領域ＡＲ１側とは反対側に存在する場合を示す模式図である。
図９において、パラメトリックスピーカ１の短手方向における両端部の位置Ｂ２，Ｃ２の間の距離がｘ２１、受聴領域ＡＲ１の両端部の位置Ｄ２，Ｅ２の間の距離がｘ２２である。また、位置Ｂ２，Ｃ２から焦点位置Ｆ２までの距離（仮想曲面Ｓの曲率半径）がｒ１、位置Ｄ２，Ｅ２から焦点位置Ｆ２までの距離がｒ２である。そして、パラメトリックスピーカ１と受聴領域ＡＲ１との間のスピーカ受聴領域間距離Ｌ１が、ｒ２−ｒ１に等しいとする。この場合、ｘ２１，ｘ２２，ｒ１，ｒ２の間には、下記式（５）の関係式が成立する。

【数5】

・・・式（５）

【0045】

更に、素子配置領域ＡＲ１０のパラメトリックスピーカ１の中心軸Ｊ２に直交する平面への投影領域の大きさＡ１と、受聴領域ＡＲ０の上記平面への投影領域の大きさＡ２とが、距離ｘ１１，ｘ１２に比例するとする。この場合、下記式（２）の関係式が成立する。

【数2】

・・・式（２）
式（２）および（４）に示すように、パラメトリックスピーカ１の仮想曲面Ｓの曲率を変えることにより、距離ｘ２１および距離ｒ１を変化させると、焦点位置Ｆ２から距離ｒ２の位置にある位置Ｄ２，Ｅ２で規定される受聴領域ＡＲ０の長さ、受聴領域ＡＲ０の大きさＡ２を変化させることが可能となる。

【0046】

図１０は、本実施形態に係る音響空間の音圧分布を示す図である。ここで、距離ｒ１が３０ｃｍの場合の結果を示している。
図１０並びに図８の結果から、パラメトリックスピーカ１の焦点位置Ｆ２がパラメトリックスピーカ１に対して受聴領域ＡＲ２側とは反対側に存在する場合、複数の超音波発生素子１１が平坦な仮想平面Ｓ１上に配置されている場合に比べて、指向性が広くなることが判る。

【0047】

図１１は、本実施形態に係るパラメトリックスピーカ１について、パラメトリックスピーカ１から当該パラメトリックスピーカ１の中心軸方向に２００ｃｍだけ離間した位置における音圧分布を示す図である。ここで、「Ｄｅｆ」は、複数の超音波発生素子１１が平坦な仮想平面Ｓ上に配置されている場合を示す。また、（１）および（２）は、パラメトリックスピーカ１の焦点位置Ｆ１がパラメトリックスピーカ１と受聴領域ＡＲ１との間に存在する場合を示す。（３）は、パラメトリックスピーカ１の焦点位置Ｆ２がパラメトリックスピーカ１に対して受聴領域ＡＲ１側とは反対側に存在する場合を示す。そして、（１）および（２）は、距離ｒ１を３０ｃｍ，１０ｃｍに設定した場合に対応し、（３）は、距離ｒ１を３０ｃｍに設定した場合に対応する。

【0048】

図１１に示すように、複数の超音波発生素子１１が平坦な仮想平面Ｓ上に配置されている場合、最大音圧と最小音圧との音圧差が、１７．７ｄＢである。これに対して、パラメトリックスピーカ１の仮想曲面Ｓの焦点位置Ｆ１がパラメトリックスピーカ１と受聴領域ＡＲ１との間に存在する場合、上記音圧差が、１４．１ｄＢ、７．２ｄＢにまで低下している。更に、パラメトリックスピーカ１の仮想曲面Ｓの焦点位置Ｆ２がパラメトリックスピーカ１に対して受聴領域ＡＲ１側とは反対側に存在する場合、上記音圧差が、７．７ｄＢにまで低下している。これらのことからも、パラメトリックスピーカ１の形状が湾曲している場合は、複数の超音波発生素子１１が平坦な仮想平面Ｓ１上に配置されている場合に比べて、指向性が広くなることが判る。

【0049】

図１１の結果から、仮想曲面Ｓの焦点位置が、素子配置領域ＡＲ１０と受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２）との間に位置する場合、素子配置領域と焦点位置Ｆ１との間における変調波の損失を低減することができる。
一方、仮想曲面Ｓの焦点位置が、素子配置領域ＡＲ１０に対して受聴領域ＡＲ０側とは反対側に位置する場合、素子配置領域ＡＲ１０と受聴領域ＡＲ０との間の距離（スピーカ受聴領域間距離）Ｌ１が小さくても受聴領域ＡＲ０の大きさを大きくし易いという利点がある。

【0050】

また、前述のように、大きさＡ１，Ａ２と、スピーカ受聴領域間距離Ｌ１、と仮想曲面Ｓの曲率半径ｒ１との間には、式（１）や式（２）の関係式が成立する。ここで、大きさＡ１は、素子配置領域ＡＲ１０のパラメトリックスピーカ１の中心軸Ｊ１（Ｊ２）に直交する平面への投影領域の大きさである。また、大きさＡ２は、受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２，ＡＲ０）の上記平面への投影領域の大きさである。
以上のように、仮想曲面Ｓの曲率半径ｒ１は、受聴領域ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ０の大きさに基づいて設定される。これにより、音を聞かせるべき被聴者が存在する領域が受聴領域に含まれるように曲面の曲率を設定すれば、被聴者に確実に音を聞かせることができる。

【0051】

また、前述のように、式（１）および（２）の関係式に基づいて、仮想曲面Ｓの曲率半径ｒ１を設定すれば、当該関係式に基づいて簡単な数値解析を行うことにより仮想曲面Ｓの曲率半径ｒ１を設定することができる。従って、実際に被聴者の聞こえ具合に基づいて曲面の曲率を試行錯誤しながら設定する場合に比べて、曲面の曲率を比較的簡単に設定することができる。

【0052】

＜３＞動作
次に、本実施形態に係る音響システムの動作について説明する。
図１２は、本実施形態に係る音響システムの焦点位置制御部２の動作を示すフローチャートである。また、図１３は、本実施形態に係る音響システムの一使用例を示す図である。
まず、焦点位置制御部２は、対象領域の位置情報を取得する（ステップＳ１）。ここでは、焦点位置制御部２は、被聴者検出部４から被聴者Ｐの存在する領域（対象領域）ＡＲ３，ＡＲ４を示す位置情報を取得する。図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、この「対象領域の位置情報」は、対象領域ＡＲ３，ＡＲ４の中心部ＣＥ３，ＣＥ４の位置を示す情報に相当する。

【0053】

次に、焦点位置制御部２は、対象領域ＡＲ３，ＡＲ４の中心部ＣＥ３，ＣＥ４を向くように、パラメトリックスピーカ１の向きを設定する（ステップＳ２）。ここでは、図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、焦点位置制御部２は、パラメトリックスピーカ１の向きを規定方向Ｊ３から中心部ＣＥ３に対応する角度θ３０だけ傾けたり、規定方向Ｊ３から中心部ＣＥ４に対応する角度θ４０だけ傾けたりする。

【0054】

続いて、焦点位置制御部２は、対象領域ＡＲ３，ＡＲ４の広がりに関する情報を取得する（ステップＳ３）。図１３（ａ）に示すように、被聴者Ｐが６人存在する場合、対象領域ＡＲ３は、６人の被聴者Ｐを含む領域にまで広がっていることになる。一方、図１３（ｂ）に示すように、被聴者Ｐが２人だけの場合、対象領域ＡＲ４は、２人の被聴者Ｐだけを含む領域に広がっていることになる。

【0055】

その後、焦点位置制御部２は、対象領域ＡＲ３，ＡＲ４内における音圧が規定の音圧以上となるように、パラメトリックスピーカ１の仮想曲面Ｓの曲率を設定する（ステップＳ４）。ここにおいて、図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、焦点位置制御部２は、パラメトリックスピーカ１の仮想曲面Ｓの曲率半径ｒ１を、対象領域ＡＲ３の大きさに対応する長さＲ３に設定したり、対象領域ＡＲ４に対応する長さＲ４に設定したりする。ここで、対象領域ＡＲ３は、対象領域ＡＲ４に比べて大きい。従って、曲率半径Ｒ３は、曲率半径Ｒ４に比べて小さく設定される。

【0056】

次に、焦点位置制御部２は、対象領域ＡＲ３，ＡＲ４の位置や広がりを変更する旨の指令が有るか否かを判定する（ステップＳ５）。この指令は、被聴者検出部４から入力される。

【0057】

ステップＳ５において、対象領域の位置や広がりを変更する旨の指令があると判定されると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、焦点位置制御部２は、ステップＳ１の処理を行う。
一方、ステップＳ５において、対象領域の位置や広がりを変更する旨の指令がないと判定されると（ステップＳ５：Ｎｏ）、焦点位置制御部２は、終了指令があるか否かを判定する（ステップＳ６）。この終了指令は、例えば焦点位置制御部２に接続されたユーザインターフェース（図示せず）から入力される。

【0058】

ステップＳ６において、終了指令がないと判定されると（ステップＳ６：Ｎｏ）、焦点位置制御部２は、再びステップＳ５の処理を行う。
一方、ステップＳ６において、終了指令があると判定されると（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、焦点位置制御部２は、処理を終了する。

【0059】

以上のように、本実施形態に係る音響システムでは、複数の超音波発生素子１１が、仮想曲面Ｓ上に配置されている。そして、焦点位置制御部（曲率設定部）２が、パラメトリックスピーカの曲面の曲率半径ｒ１を調整することにより、対象領域（受聴領域）ＡＲ３，ＡＲ４の大きさを設定することができる。これにより、対象領域（受聴領域）ＡＲ３，ＡＲ４の大きさを比較的簡易に変更することが可能となる。

【0060】

焦点位置制御部２が、要求される対象領域（受聴領域）ＡＲ３，ＡＲ４の大きさに応じて仮想曲面Ｓの曲率半径ｒ１を調整する。これにより、音を聞かせるべき被聴者が存在する領域が受聴領域に含まれるように曲面の曲率を設定すれば、被聴者に確実に音を聞かせることができる。

【0061】

また、本実施形態に係る音響システムでは、被聴者検出部４が、被聴者Ｐの存在位置および被聴者Ｐの人数を検出する。そして、焦点位置制御部２が、被聴者検出部４により検出される被聴者Ｐの存在位置および被聴者Ｐの人数に基づいて、パラメトリックスピーカ１の仮想曲面Ｓの曲率半径ｒ１を調整する。これにより、被聴者Ｐの存在する位置や被聴者Ｐの人数に合わせて対象領域ＡＲ３，ＡＲ４の大きさを適宜設定することが可能となる。

【0062】

＜４＞まとめ
結局、本実施形態に係る音響空間設定方法は、複数の超音波発生素子１１が配置される仮想曲面Ｓの曲率半径Ｒ１（Ｒ２，Ｒ０）を変えることにより、受聴領域の大きさを変化させる。従って、例えば複数のパラメトリックスピーカを用いて受聴領域の大きさを変化させる音響空間設定方法に比べて、受聴領域の大きさを比較的簡単に変化させることができる。なお、仮想曲面Ｓの曲率半径Ｒ１（Ｒ２，Ｒ０）は、スピーカ受聴領域間距離Ｌ１、素子配置領域ＡＲ１０の大きさおよび受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２，ＡＲ０）の大きさとの間に成立する関係式（式（１））に基づいて設定する。

【0063】

また、受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２，ＡＲ０）の大きさが、素子配置領域ＡＲ１０の大きさよりも大きいので、例えば素子配置領域よりも広い範囲に存在する複数の被聴者に対して音を聞かせることが可能となる。

【0064】

また、本実施形態に係るパラメトリックスピーカ１は、複数の超音波発生素子１１が仮想曲面Ｓ上に配置される形で取り付けられ、仮想曲面Ｓの曲率を変更することができる支持部材１２を備える。これにより、仮想曲面Ｓの曲率半径ｒ１を変更することにより、仮想曲面Ｓの焦点位置Ｆ１（Ｆ２）を変更することができるので、パラメトリックスピーカ１の受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２，ＡＲ０）の大きさを変更することが可能となる。

【0065】

更に、本実施形態に係るパラメトリックスピーカ１は、支持部材１２が、複数の固定部材１２ａと、複数の固定部材１２ａの長手方向における両端部を支持する２つの可撓部材１２ｂと、を備えている。そして、２つの可撓部材１２ｂが撓むことにより、複数の超音波発生素子１１から出射される変調波の焦点位置Ｆ１（Ｆ２）が変化する。これにより、可撓部材１２ｂを撓ませる機構を設けることにより、焦点位置Ｆ１（Ｆ２）を変化させることができるので、パラメトリックスピーカ１の受聴領域ＡＲ１（ＡＲ２，ＡＲ０）を機械的に変化させることが容易になる。

【0066】

＜変形例＞
（１）実施形態では、複数の超音波発生素子１１が配置される仮想曲面Ｓの曲率を変化させる例について説明したが、例えば、仮想曲面の曲率が異なる複数種類の支持部材それぞれに複数の超音波発生素子１１が取り付けられた構成であってもよい。
図１４は、本変形例に係る音響システムのブロック図である。
本変形例に係る音響システムは、パラメトリックスピーカ２０１と、向き制御部２０２と、信号生成装置３と、を備える。なお、実施形態と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
パラメトリックスピーカ２０１は、複数のサブスピーカ２１１Ａ〜２１１Ｃと、複数のサブスピーカ２１１Ａ〜２１１Ｃの全てが取り付けられた１つの主支持部材２１３と、切替部２１７と、を備える点が実施形態に係るパラメトリックスピーカ１とは相違する。

【0067】

サブスピーカ２１１Ａ（２１１Ｂ，２１１Ｃ）は、複数の超音波発生素子１１と、当該複数の超音波発生素子１１を支持する副支持部材２１２Ａ（２１２Ｂ，２１２Ｃ）と、を備える。そして、複数のサブスピーカ２１１Ａ〜２１１Ｃは、複数の超音波発生素子１１が配置される仮想曲面ＳＡ〜ＳＣの曲率半径Ｒ２１Ａ〜Ｒ２１Ｃが互いに異なっている。例えば、サブスピーカ２１１Ａに対応する仮想曲面ＳＡの曲率半径Ｒ２１Ａが最も小さく、サブスピーカ２１１Ｃに対応する仮想曲面ＳＣの曲率半径Ｒ２１Ｃが最も大きくなっている。そして、サブスピーカ２１１Ｂを含む複数のサブスピーカそれぞれに対応する仮想曲面の曲率半径が、上記曲率半径Ｒ２１Ａ〜Ｒ２１Ｃの間の大きさに設定されている。

【0068】

切替部（曲率設定部）２１７は、変調部１５から入力される変調波を入力するサブスピーカ２１１Ａ〜２１１Ｃを切り替える。具体的には、切替部２１７は、受聴領域を大きくする旨の指令情報を受け付けると、変調波を曲率半径の小さいサブスピーカに入力する。一方、切替部２１７は、受聴領域を小さくする旨の指令情報を受け付けると、変調波を曲率半径の大きいサブスピーカに入力する。
向き制御部２０２は、主支持部材２１３における複数のサブスピーカ２１１Ａ〜２１１Ｃの取付面の向きを制御する。

【0069】

本構成によれば、実施形態に係る音響システムのような、複数の超音波発生素子１１が固定された支持部材１２の曲率半径を変化させる支持部材可変部１３のような機構が不要となるので、パラメトリックスピーカ２０１の構造の簡素化を図ることができる。

【0070】

（２）実施形態では、支持部材１２の形状を変化させることにより、複数の超音波発生素子１１が配置される仮想曲面Ｓの曲率を変化させる例について説明したが、仮想曲面Ｓの曲率を変化させる構成はこれに限定されるものではない。例えば、所定の曲率を有する型部材に、パラメトリックスピーカ本体を取り付けると、当該型部材に沿ってパラメトリックスピーカ本体が変形するものであってもよい。

【0071】

図１５は、本変形例に係るパラメトリックスピーカ３０１を示し、（ａ）はパラメトリックスピーカ本体３０１ａの形状を変化させるための作業を示す概略斜視図、（ｂ）はパラメトリックスピーカ本体３０１ａの形状が決定された状態を示す概略斜視図である。
本変形例に係るパラメトリックスピーカ３０１は、パラメトリックスピーカ本体３０１ａと、型部材３０１ｂと、を備える。ここで、型部材３０１ｂは、パラメトリックスピーカ本体３０１ａが配置される第１部位３２３と、第１部位３２３に連続しパラメトリックスピーカ本体３０１ａを第１部位３２３に案内する第２部位３２４とから構成される。そして、第１部位３２３におけるパラメトリックスピーカ本体３０１ａが当接する当接面は、アーチ状に湾曲している。そして、第１部位３２３における上記当接面の曲率半径は、受聴領域の大きさやパラメトリックスピーカ３０１から受聴領域までの距離に基づいて予め設定されている。

【0072】

また、型部材３０１ｂの幅方向における両端部には、パラメトリックスピーカ本体３０１ａの幅方向における両端部を保持する保持部３２１が設けられている。
図１５（ａ）に示すように、使用する前に、まず、パラメトリックスピーカ本体３０１ａを、型部材３０１ｂの第２部位３２４側から第１部位３２３へ保持部３２１により幅方向における両端部が保持された状態で摺動させる。
そして、図１５（ｂ）に示すように、パラメトリックスピーカ本体３０１ａが、型部材３０１ｂの第１部位３２３に配置される。

【0073】

本構成によれば、形状が互いに異なる複数種類の型部材を準備しておけば、受聴領域の大きさを変更することが可能となる。

【0074】

（３）実施形態に係る音響システムにおいて、例えば、映画館等のように予め座席位置が把握できているような場合、焦点位置制御部２が、当該座席位置に基づいてパラメトリックスピーカ１の向きおよび焦点距離を制御してもよい。具体的には、焦点位置制御部２が、各座席の座席識別情報と、パラメトリックスピーカ１から見たときの座席それぞれの方向との関係を示すテーブルデータを保持するようにすればよい。そして、焦点位置制御部２が、このテーブルデータを参照して、パラメトリックスピーカ１の向きを制御するようにすればよい。

【0075】

図１６は、本変形例に係る音響システムの一使用例を示す図である。また、図１７は、変形例に係る焦点位置制御部２が保持するテーブルデータの一例を示す図である。
ここで、焦点位置制御部２が、例えばパラメトリックスピーカ１の向きを、鉛直方向（縦方向）と、鉛直方向に直交する方向（横方向）とに変えることができるとする。そして、焦点位置制御部２が、パラメトリックスピーカ１の鉛直方向に直交する断面の曲率半径のみを変化させることが可能とする。

【0076】

この場合、図１７に示すように、テーブルデータは、各座席の座席識別情報と、各座席の方向（例えば、各座席の中心部の方向）を指定する２種類の角度との関係を示すものとすればよい。
そして、焦点位置制御部２は、このテーブルデータを参照して、パラメトリックスピーカ１の向き（横の角度）を例えば下記式（６）に示す関係式に基づいて算出する。

【数6】

・・・式（６）
ここで、θｓは、受聴領域の中心部の横方向の位置を示す角度、θｊは、識別番号ｊの座席の横方向の位置を示す角度、ｍ１，ｍ２は、受聴領域の両端部の横方向の位置を示す識別番号である。
つまり、焦点位置制御部２は、パラメトリックスピーカ１の向きを、角度座標（θｓ，φｋ）で表される向きに設定する。
また、焦点位置制御部２は、上記式（１）の関係式に基づいて、受聴領域に含まれる座席数に応じて、パラメトリックスピーカ１における複数の超音波発生素子１１が配置される仮想曲面Ｓの曲率半径を設定する。

【0077】

例えば、図１６の一点鎖線で示すように、パラメトリックスピーカ１から「３−Ｃ」〜「３−Ｅ」の３つの座席に座っている人に対して音を届けるとする。この場合、焦点位置制御部２は、テーブルデータおよび上記式（６）に基づいて、パラメトリックスピーカ１の向きを、角度座標（（θ３＋θ４＋θ５）／３，φ３）で表される向きに設定する。また、焦点位置制御部２は、受聴領域ＡＲ４１内に３つの座席「３−Ｃ」〜「３−Ｅ」が入るように、上記仮想曲面Ｓの曲率半径Ｒ４１を設定する。

【0078】

また、図１６の破線で示すように、パラメトリックスピーカ１から「５−Ｂ」の１つの座席に座っている人のみに対して音を届けるとする。この場合、焦点位置制御部２は、テーブルデータおよび上記式（６）に基づいて、パラメトリックスピーカ１の向きを、角度座標（θ２，φ５）で表される向きに設定する。また、焦点位置制御部２は、受聴領域ＡＲ４２内に１つの座席「５−Ｂ」が入るように、上記仮想曲面Ｓの曲率半径Ｒ４２を設定する。

【0079】

なお、本変形例では、焦点位置制御部２が、パラメトリックスピーカ１の鉛直方向に平行な断面の曲率半径のみを変化させることが可能であってもよい。この場合、焦点位置制御部２は、このテーブルデータを参照して、パラメトリックスピーカ１の縦方向の角度を例えば下記式（７）に示す関係式に基づいて算出するようにすればよい。

【数7】

・・・式（７）
ここで、φｓは、受聴領域の中心部の縦方向の位置を示す角度、φｋは、識別番号ｋの横方向の位置を示す角度、ｎ１，ｎ２は、受聴領域の両端部の横方向の位置を示す識別番号である。

【0080】

本構成によれば、例えば、受聴領域に含める予定のある受聴領域予定場所が予め分かっている場合、当該受聴領域予定場所を示す情報をテーブルデータに登録しておけば、焦点位置制御部２は、テーブルデータを参照して受聴領域に含めることができる。従って、焦点位置制御部２において、パラメトリックスピーカ１の向きを算出する処理を省略することができるので、焦点位置制御部２における処理負荷の軽減を図ることができる。

【0081】

（４）実施形態に係るパラメトリックスピーカ１では、複数の超音波発生素子１１が配置される仮想曲面Ｓが、円柱側面状である例について説明したが、この仮想曲面Ｓの形状はこれに限定されるものではない。例えば、仮想曲面Ｓの形状が、放物曲面状であってもよいし、或いは、球面状であってもよい。更には、仮想曲面Ｓの形状が、円錐側面状であってもよい。
特に、仮想曲面Ｓが円錐側面状である場合、複数の超音波発生素子１１の中から、変調波を発生させる超音波発生素子１１をその位置に基づいて選択することにより、パラメトリックスピーカの受聴領域を変化させることができる。

【0082】

具体的には、パラメトリックスピーカ１と受聴領域との間の距離（スピーカ受聴領域間距離）が一定であるとする。この場合、仮想曲面Ｓにおける円錐先端部側に位置する超音波発生素子１１のみから変調波を発生させるようにすれば、仮想曲面Ｓの焦点位置がパラメトリックスピーカ１に比較的近い位置に設定され、受聴領域が大きくなる。一方、仮想曲面Ｓにおける円錐基端部側に位置する超音波発生素子１１のみから変調波を発生させるようにすれば、仮想曲面Ｓの焦点位置がパラメトリックスピーカ１から比較的遠い位置に設定され、受聴領域が小さくなる。

【0083】

（５）実施形態に係るパラメトリックスピーカ１では、支持部材可変部１３が、可撓部材支持部１３ｂの位置を適宜変更することにより、可撓部材１２ｂを所定の曲率半径を持つように撓ませて仮想曲面Ｓを形成する例について説明した。但し、仮想曲面Ｓを形成する機構は、これに限定されるものではない。例えば、可撓部材１２ｂをバイメタルから構成してもよい。この場合、パラメトリックスピーカは、当該バイメタルから構成された可撓部材１２ｂに対する印加電圧を調整することにより、可撓部材１２ｂを所定の形状に変形させて仮想曲面Ｓを形成する印加電圧調整部（図示せず）を備える構成とすればよい。

【0084】

本構成によれば、パラメトリックスピーカの構造の簡素化を図ることができる。

【0085】

（６）実施形態に係る音響システムでは、被聴者検出部４が、カメラ４２で撮影して得られる画像から被聴者の存在位置や人数等に関する情報を取得する例について説明した。但し、被聴者検出部４の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、被聴者それぞれが保持しているタグ装置から送信される無線信号を検出して被聴者の存在位置や人数等に関する情報を取得するものであってもよい。

【0086】

この場合、被聴者検出部４は、例えば、複数の無線受信機と、信号解析装置と、を備える構成とすればよい。ここで、複数の無線受信機は、パラメトリックスピーカ１から放射される音が届く範囲内の複数箇所に設置されている。また、信号解析装置は、各無線受信機で受信される無線信号の強度を取得するとともに、各無線受信機が受信した無線信号を解析して各タグ装置に付与された識別情報を取得する。
ここで、信号解析装置は、複数の無線受信機それぞれの位置情報と、各無線受信機で受信される電波強度とに基づいて、タグ装置の存在位置や個数に関する情報を取得する。

【0087】

本構成によれば、タグ装置を所持する被聴者の位置や人数を正確に把握することができるので、被聴者へ確実に音を届けることができる。

【0088】

＜付記＞
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において適宜変更可能である。

【産業上の利用可能性】

【0089】

本発明に係る音響空間設定方法は、例えば展示場やコンサートホール等において特定の受聴領域内に存在する被聴者のみに音声情報を伝達する用途に用いられる音響システムに好適である。

【符号の説明】

【0090】

１，２０１，３０１ パラメトリックスピーカ
２ 焦点位置制御部（曲率設定部）
３ 信号生成装置
４ 被聴者検出部
１１ 超音波発生素子
１２ 支持部材
１２ａ 固定部材
１２ｂ 可撓部材
１３ 支持部材可変部
１３ａ 本体部
１３ｂ 可撓部材支持部
１４ 増幅部
１５ 変調部
１６ 搬送波生成部
３１ 信号源
３２ フィルタ処理部
４１ 画像処理部
４２ カメラ
２０２ 向き制御部
２１１Ａ，２１１Ｂ，２１１Ｃ サブスピーカ
２１２Ａ，２１２Ｂ，２１２Ｃ 副支持部材
２１３ 主支持部材
２１７ 切替部（曲率設定部）
３０１ａ パラメトリックスピーカ本体
３０１ｂ 型部材
３２１ 保持部
３２３ 第１部位
３２４ 第２部位
ＡＲ０，ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ４１，ＡＲ４２ 受聴領域
ＡＲ３，ＡＲ４ 対象領域（受聴領域）
ＡＲ１０ 素子配置領域
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ０ 焦点位置
Ｊ１，Ｊ２ 中心軸
Ｌ１ スピーカ受聴領域間距離
Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３ 焦点距離
Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ２１Ａ，Ｒ２１Ｂ，Ｒ２１Ｃ，Ｒ４１，Ｒ４２ 曲率半径
Ｓ，ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ 仮想曲面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】